(57)【要約】【課題】有機薄膜太陽電池デバイスの短絡欠陥を除去し、光電変換効率を向上させることができる有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法を提供すること。【解決手段】本発明に係る有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法では、素子基板１０１上に、陽極電極１０２と陰極電極１０５との間に有機光電変換層１１０を挟持した有機太陽電池素子１１１を形成する素子形成工程と、有機光電変換層１１０を加熱し、陽極電極１０２と陰極電極１０５とを介して、有機光電変換層１１０に逆バイアス電圧を印加するエージング工程とを含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第１の電極と第２の電極との間に有機光電変換層を挟持した有機薄膜太陽電池素子を形成する素子形成工程と、
前記有機光電変換層を加熱し、前記第１の電極と前記第２の電極とを介して、前記有機光電変換層に逆バイアス電圧を印加するエージング工程とを含む有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記エージング工程において、前記有機光電変換層を６０度以上転移温度以下に加熱する請求項１に記載の有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記逆バイアス電圧は、絶対値が５０Ｖ以下である請求項１又は２に記載の有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記エージング工程において、前記有機光電変換層に逆バイアス電圧と順バイアス電圧とを交互に印加する請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記順バイアス電圧は、絶対値が５０Ｖ以下である請求項４に記載の有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記順バイアス電圧のデューティ比が１／５〜１／２０である請求項４又は５に記載の有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記逆バイアス電圧と前記順バイアス電圧の周波数は、１〜１０００ＫＨｚである請求項４〜６のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記エージング工程にかかる時間は、１分間以上５時間以下である請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法。
【請求項９】
封止基板を前記基板の前記有機太陽電池素子形成面に対向配置してシール材により貼り合わせ、前記有機薄膜太陽電池素子を封止する封止工程の後に、前記エージング工程を行う請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記基板と前記封止基板とで形成され、前記有機太陽電池素子が封止された空間内に支燃性ガスを封入し、前記エージング工程を行う請求項９に記載の有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記封止基板上において、前記有機太陽電池素子に対向する面に捕水材を設ける請求項９又は１０に記載の有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法に関し、特に、有機薄膜太陽電池デバイスの製造工程におけるエージング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、太陽電池デバイスの光電変換層の材料として、単結晶、多結晶あるいはアモルファス状のシリコンが広く用いられている。しかし、このような無機太陽電池デバイスは、極めて高純度のシリコンを用いることが必要であることから、製造工程が複雑で、コストが高くなるという問題がある。
【０００３】
そこで、光電変換層の材料として有機材料を用いた有機太陽電池デバイスの研究が盛んになってきている。この有機太陽電池デバイスは、簡単なプロセスで短時間に多量に製造することができ、且つ低コスト化・大面積化が可能であるという利点を有している。特許文献１には、ｐ型有機半導体層としてフタロシアニンを用い、ｎ型有機半導体層としてフラーレンを用いたｐｎ接合型の有機太陽電池デバイスが開示されている。
【特許文献１】特開平０９−０７４２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
有機太陽電池デバイスに用いられる有機材料は、シリコン等の無機材料とは異なり、光励起により生成した電子−正孔対の解離度やキャリア移動度が低く、光電変換効率が低いという問題がある。また、有機太陽電池デバイスの製造時に、陽極電極と陰極電極との間に配置されている有機光電変換層に異物が混入したり、陽極電極に突起が生じて突起が有機光電変換層に侵入したりすることにより、欠陥部が生じることがある。有機光電変換層は極めて薄いため、有機光電変換層の欠陥部において、陽極電極と陰極電極との間に局所的な短絡が発生し、光電変換効率が低下するという問題がある。
【０００５】
さらに、有機太陽電池デバイスは、長期的寿命に大きな問題を有している。この寿命が短い原因としては、有機光電変換層への水分等の吸着などによる化学的劣化が大きな影響を及ぼすものと考えられる。
【０００６】
本発明は上記のような事情を背景としてなされたものであり、本発明の目的は、有機薄膜太陽電池デバイスの短絡欠陥を除去し、光電変換効率を向上させることができる有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様に係る有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法は、基板上に、第１の電極と第２の電極との間に有機光電変換層を挟持した有機薄膜太陽電池素子を形成する素子形成工程と、前記有機光電変換層を加熱し、前記第１の電極と前記第２の電極とを介して、前記有機光電変換層に逆バイアス電圧を印加するエージング工程とを含む。これにより、局所的な短絡欠陥部分を除去することができる。また、有機光電変換層を加熱することにより、有機光電変換層と電極との界面が安定化し、光電変換効率を向上させることができる。
【０００８】
本発明の第２の態様に係る有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法は、上記の製造方法において、前記エージング工程において、前記有機光電変換層を６０度以上転移温度以下に加熱する。これにより、有機光電変換層の状態が変化し、有機光電変換層の特性が劣化するのを防止することができる。
【０００９】
本発明の第３の態様に係る有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法は、上記の製造方法において、前記逆バイアス電圧は、絶対値が５０Ｖ以下である。これにより、逆バイアス電圧の印加による有機薄膜太陽電池デバイスの破壊を防止することができる。
【００１０】
本発明の第４の態様に係る有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法は、上記の製造方法において、前記エージング工程において、前記有機光電変換層に逆バイアス電圧と順バイアス電圧とを交互に印加する。これにより、逆バイアス電圧の印加により有機光電変換層に蓄積される電荷を逃がすことができ、有機光電変換層の特性劣化を防止することができる。
【００１１】
本発明の第５の態様に係る有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法は、上記の製造方法において、前記順バイアス電圧は、絶対値が５０Ｖ以下である。これにより、順バイアス電圧の印加による有機薄膜太陽電池デバイスの破壊を防止することができる。
【００１２】
本発明の第６の態様に係る有機薄膜態様電池デバイスの製造方法は、上記の製造方法において、前記順バイアス電圧のデューティ比が１／５〜１／２０である。これにより、有機薄膜太陽電池デバイスの特性を効果的に改善することができる。
【００１３】
本発明の第７の態様に係る有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法は、上記の製造方法において、前記逆バイアス電圧と前記順バイアス電圧の周波数は、１〜１０００ＫＨｚである。これにより、有機薄膜太陽電池デバイスの特性を効果的に改善することができる。
【００１４】
本発明の第８の態様に係る有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法は、上記の製造方法において、前記エージング工程にかかる時間は、１分間以上５時間以下である。これにより、有機薄膜太陽電池デバイスの特性の経時変化を小さくすることができる。
【００１５】
本発明の第９の態様に係る有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法は、上記の製造方法において、封止基板を前記基板の前記有機太陽電池素子形成面に対向配置してシール材により貼り合わせ、前記有機薄膜太陽電池素子を封止する封止工程の後に、前記エージング工程を行う。これにより、有機光電変換層の水分等による特性劣化を抑制することができる。
【００１６】
本発明の第１０の態様に係る有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法は、上記の製造方法において、前記基板と前記封止基板とで形成され、前記有機太陽電池素子が封止された空間内に支燃性ガスを封入し、前記エージング工程を行う。これにより、局所的な短絡欠陥部分を効果的に除去することができる。
【００１７】
本発明の第１１の態様に係る有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法は、上記の製造方法において、前記封止基板上において、前記有機太陽電池素子に対向する面に捕水材を設ける。これにより、有機光電変換層の水分等による特性劣化を更に効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、有機薄膜太陽電池デバイスの短絡欠陥を除去し、光電変換効率を向上させることができる有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態に係る有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法について、図を参照して説明する。まず、図１を参照して本実施の形態に係る有機薄膜太陽電池デバイスの構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る有機薄膜太陽電池デバイス（以下、有機太陽電池とする）１００の構成を示す図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態に係る有機太陽電池１００は、素子基板１０１、陽極電極１０２、ｐ型有機半導体層１０３、ｎ型有機半導体層１０４、陰極電極１０５、封止基板１０６、捕水材１０７、陽極補助配線１０８、陰極補助配線１０９を有している。ｐ型有機半導体層１０３及びｎ型有機半導体層１０４が有機光電変換層１１０である。また、有機太陽電池素子１１１は、陽極電極１０２と、陰極電極１０５と、これら両電極に挟持された有機光電変換層１１０とからなる。
【００２１】
この有機太陽電池１００は、素子基板１０１の下側から光を照射すると、ｐ型有機半導体層１０３及びｎ型有機半導体層１０４では、充満帯から導電体に電子が飛び移り、電子・正孔対が形成される。ｐ型有機半導体層１０３とｎ型有機半導体層１０４の境界にある空乏層中で形成された電子・正孔対は、空乏層中の電界により、正孔はｐ型有機半導体層１０３へ、電子はｎ型有機半導体層１０４へ移動する。このため、ｐ型有機半導体層１０３は正電位に、ｎ型有機半導体層１０４は負電位になる。このように発生した起電力により、陽極補助配線１０８及び陰極補助配線１０９を介して電流を取り出すことができる。
【００２２】
図１に示すように、素子基板１０１上には、陽極電極１０２及び陽極補助配線１０８が形成されている。素子基板１０１としては、光透過性を有するガラス、エポキシ樹脂等の透明絶縁性基板を用いることができる。また、陽極電極１０２及び陽極補助配線１０８としては、ＩＴＯなどの透明導電材料を用いる。陽極電極１０２は、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などにより形成することができる。素子基板１０１側から入射する光が陽極電極１０２を透過して有機光電変換層１１０に到達するように、陽極電極１０２は任意の光透過率とする。
【００２３】
陽極電極１０２上には、ｐ型有機半導体層１０３が形成されている。本実施の形態においては、ｐ型有機半導体層１０３として（１）に示される銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を用いた。
【化１】
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（１）
【００２４】
なお、ｐ型有機半導体層１０３の材料としては、上記のものに限定されない。例えば、（２）に示されるペンタセンや、（３）に示されるＰ３ＨＴ（poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)）、（４）に示されるＦ８Ｔ２（poly(9-9'dioctyfiuorene-co-bithiophene)）、（５）に示されるペンタセン前駆体などを用いることができる。これらの材料は、結晶になりやすいため、有機半導体層として好適に用いることができる。ｐ型有機半導体層１０３を結晶化することにより、キャリア移動度を向上させることができる。
【化２】
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（２）
【化３】
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（３）
【化４】
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（４）
【化５】
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（５）
【００２５】
ｐ型有機半導体層１０３の形成方法としては、銅フタロシアニンやペンタセンなどのように低分子系材料の場合には真空蒸着法などの気相プロセスを用いることができる。本実施の形態においては、ＣｕＰｃを真空蒸着した。また、Ｐ３ＨＴやＦ８Ｔ２などのような高分子系材料の場合には、スピンコート法やインクジェット法などの液相プロセスを用いることができる。また、ペンタセン前駆体は、低分子系材料ではあるものの、その構造の一部に官能基をつけることにより溶媒に可溶となるため、液相プロセスを適用することができる。
【００２６】
また、上記の化合物以外にも、ｐ型有機半導体層１０３として、以下（６）〜（３７）に示すｐ型の有機半導体材料を用いてもよい。
【化６】
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（６）
【化７】
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（７）
【化８】
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（８）
【化９】
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（９）
【化１０】
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（１０）
【化１１】
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（１１）
【化１２】
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（１２）
【化１３】
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（１３）
【化１４】
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（１４）
【化１５】
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（１５）
【化１６】
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（１６）
【化１７】
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（１７）
【化１８】
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（１８）
【化１９】
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（１９）
【化２０】
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（２０）
【化２１】
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（２１）
【化２２】
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（２２）
【化２３】
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（２３）
【化２４】
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（２４）
【化２５】
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（２５）
【化２６】
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（２６）
【化２７】
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（２７）
【化２８】
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（２８）
【化２９】
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（２９）
【化３０】
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（３０）
【化３１】
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（３１）
【化３２】
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（３２）
【化３３】
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（３３）
【化３４】
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（３４）
【化３５】
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（３５）
【化３６】
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（３６）
【化３７】
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（３７）
【００２７】
ｐ型有機半導体層１０３の上には、ｎ型有機半導体層１０４が形成されている。本実施の形態においては、フラーレンを用いた。なお、ｎ型有機半導体層１０４としては、フラーレン以外にも、（３８）〜（７０）に示すｎ型の有機半導体材料を用いてもよい。
【化３８】
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（３８）
【化３９】
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（３９）
【化４０】
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（４０）
【化４１】
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（４１）
【化４２】
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（４２）
【化４３】
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（４３）
【化４４】
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（４４）
【化４５】
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（４５）
【化４６】
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（４６）
【化４７】
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（４７）
【化４８】
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（４８）
【化４９】
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（４９）
【化５０】
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（５０）
【化５１】
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（５１）
【化５２】
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（５２）
【化５３】
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（５３）
【化５４】
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（５４）
【化５５】
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（５５）
【化５６】
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（５６）
【化５７】
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（５７）
【化５８】
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（５８）
【化５９】
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（５９）
【化６０】
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（６０）
【化６１】
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（６１）
【化６２】
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（６２）
【化６３】
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（６３）
【化６４】
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（６４）
【化６５】
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（６５）
【化６６】
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（６６）
【化６７】
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（６７）
【化６８】
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（６８）
【化６９】
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（６９）
【化７０】
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（７０）
【００２８】
そして、ｎ型有機半導体層１０４の上には、陰極電極１０５が形成されている。陰極電極１０５から素子基板１０１上に陰極補助配線１０９が延設されている。本実施の形態においては、陰極電極１０５及び陰極補助配線１０９としてアルミニウムを用いた。なお、このような陰極電極１０５の材料としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウム、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金などを例示することができる。
【００２９】
また、陰極電極１０５としてＩＴＯなどの透明導電材料を用い、陰極電極１０５側からも光を入射させる構成としてもよい。陰極電極１０５は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法等の方法により、ｎ型有機半導体層１０４の上に形成することができる。
【００３０】
なお、有機太陽電池素子１１１の層構成は上記以外にも従来から公知のものを用いることができ、例えば、陰極電極１０５を素子基板１０１の表面に形成しても良い。また、陽極電極１０２と陰極電極１０５とが両方とも透明性を有するものであっても良いし、あるいは陽極電極１０２と陰極電極１０５のうちいずれか一方のみが透明性を有するものであっても良い。
【００３１】
なお、ｐ型有機半導体層１０３及びｎ型有機半導体層１０４の形成前処理として、被形成面に対してプラズマ処理を行ったり、密着性や界面状態を向上させるための配向膜等を形成してもよい。
【００３２】
また、図１に示すように、素子基板１０１の有機太陽電池素子１１１形成面に対向するように、封止基板１０６が配置されている。封止基板１０６は、有機太陽電池素子１１１中に水分等が入らないように設けられる。封止基板１０６としては、ステンレス、アルミニウム又はその合金などの金属類のほか、ガラス、アクリル系樹脂などの１種類又は、２種類以上からなるものを使用することができる。また、封止基板１０６の有機太陽電池素子１１１に対向する面上には、捕水材１０７を配置するための凹部が形成されている。
【００３３】
素子基板１０１と封止基板１０６とは、図示しないシール材により接着されている。従って、素子基板１０１と封止基板１０６とで形成される気密空間内に、陽極電極１０２、ｐ型有機半導体層１０３、ｎ型有機半導体層１０４、陰極電極１０５からなる有機太陽電池素子１１１が配置される。
【００３４】
封止基板１０６の凹部には、捕水材１０７が配置されている。すなわち、捕水材１０７は、素子基板１０１と封止基板１０６とで形成される気密空間内に配置される。捕水材１０７は、有機光電変換層１１０への水分等の影響を抑制し、安定した光電変換特性を維持するための捕水材１０７が設けられている。捕水材１０７は、封止基板１０６上の、有機太陽電池素子１１１と対向する面に形成された凹部に設けられている。捕水材１０７としては、無機系の乾燥剤や、水分と反応性の高い有機金属化合物を膜状にしたもの、フッ素系オイルからなる不活性液体中に固体の吸湿剤を混合したものなどを用いることができる。また、素子基板１０１と封止基板１０６とで形成される気密空間内には、Ｎ２等の不活性ガス、Ｏ２、空気等の支燃性ガスが封入されている。
【００３５】
上記のような有機太陽電池１００は、素子基板１０１及び陽極電極１０２を通して有機光電変換層１１０に光が照射されると、正孔と電子の電荷が生じる。この正孔と電子を陽極電極１０２と陰極電極１０５からそれぞれ取り出すようにして光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。本発明に係る有機太陽電池素子１１１は、素子基板１０１と封止基板１０６で形成される気密空間内に配置され、また、気密空間内には捕水材１０７が配置されている。このため、有機光電変換層１１０に水分等が到達するのを防止することができる。従って、有機光電変換層１１０の劣化を抑制することができ、長期にわたって安定した光電変換特性を維持することができる。
【００３６】
ここで、図２を参照して、本実施の形態に係る有機太陽電池１００の製造方法について説明する。図２は、本実施の形態に係る有機太陽電池１００の製造方法を説明するためのフロー図である。
【００３７】
まず、図２に示すように、図１に示す素子基板１０１上に、陽極電極１０２、ｐ型有機半導体層１０３、ｎ型有機半導体層１０４、陰極電極１０５からなる有機太陽電池素子１１１を形成する（ステップＳ１）。そして、シール材により、凹部内に捕水材１０７を配置した封止基板１０６と素子基板１０１とを貼り合せる（ステップＳ２）。
【００３８】
その後、形成した有機光電変換層１１０にエージング処理を行う（ステップＳ３）。具体的には、有機光電変換層１１０を加熱しながら、逆バイアス電圧を印加する。このとき、有機光電変換層１１０の加熱温度は、６０度以上の高温であることが好ましい。有機光電変換層１１０を高温に加熱することにより、より効果的に有機太陽電池の特性改善を行うことができる。
【００３９】
また、加熱温度は、有機光電変換層１１０を形成するｐ型有機半導体層１０３又はｎ型有機半導体層１０４のうち最も低いほうの転移温度以下であることが好ましい。ここで、転移温度とは、有機光電変換層１１０が状態変化する温度のことを言う。例えば、ガラス転移温度、融点、昇華点をいう。本実施の形態においては、ｐ型有機半導体層１０３としてＣｕＰｃを用いている。また、ｎ型有機半導体層としてフラーレンを用いている。ＣｕＰｃの融点は６１７℃であり、一方、フラーレンの融点は２８０℃である。従って、この場合、フラーレンの融点である２８０度以下とする。
【００４０】
また、加熱温度は、特に好ましくは、有機光電変換層１１０を形成するｐ型有機半導体層１０３又はｎ型有機半導体層１０４のうち最も低いほうの転移温度よりも１０度以上低く設定する。これにより、有機太陽電池１００の特性の劣化を防止することができる。更に好ましくは、有機光電変換層１１０の結晶粒界が成長しない温度とする。これにより、結晶粒界等によって駆動中に有機太陽電池１００の特性が変化し、駆動が不安定となるのを防止することができる。
【００４１】
そして、有機光電変換層１１０を６０度以上転移温度以下に加熱した状態で、有機光電変換層１１０に逆バイアス電圧を印加する。すなわち、陽極電極１０２に負極性、陰極電極１０５に正極性の電圧を印加する。つまり、陰極電極１０５の電位が陽極電極１０２の電位より高い条件で発光層に通電する。
【００４２】
従来、有機太陽電池デバイスの製造時に、陽極電極と陰極電極との間に配置されている有機光電変換層に異物が混入したり、陽極電極に突起が生じて突起が有機光電変換層に侵入したりすることにより、欠陥部が生じることがあった。有機光電変換層は極めて薄いため、有機光電変換層の欠陥部において、陽極電極と陰極電極との間に局所的な短絡が発生し、光電変換効率が低下していた。
【００４３】
本発明においては、有機光電変換層１１０に逆バイアス電圧を印加すると、その有機光電変換層１１０の正常な領域では逆バイアス電圧に基づく電流は流れないが、局所的に短絡している欠陥部が存在すれば、それらの欠陥部分に集中して短絡電流が流れる。すなわち、局所的な欠陥部で集中してジュール熱が発生し、その欠陥部の半導体材料や導電体材料が熱酸化して絶縁体材料にすることができる。あるいは、欠陥部及びその近傍の半導体材料や導電体材料がジュール熱で飛散させられることによって、局所的な欠陥部分を除去することが可能である。
【００４４】
また、このとき、素子基板１０１と封止基板１０６により形成される封止空間内に、Ｎ２等の不活性ガス、Ｏ２等の支燃性ガスが封入されている。このため、エージング工程（Ｓ２０３）および第２エージング工程の際に、陽極電極１０２、陰極電極１０５間の異物を効率よく除去することができる。
【００４５】
また、有機光電変換層１１０を加熱しながら、逆バイアス電圧を印加することにより、有機光電変換層１１０と陽極電極１０２、陰極電極１０５との界面を安定化させることができ、キャリア移動度を向上させ、有機太陽電池１００の光電変換効率を向上させることができる。
【００４６】
また、逆バイアス電圧の絶対値は、５０Ｖ以下であることが好ましい。５０Ｖ以上の電圧を有機光電変換層１１０に印加すると、破壊してしまうおそれがある。また、逆バイアス電圧の絶対値は、１０Ｖより大きいことが好ましく、特に１５Ｖ以上であることが好ましい。これにより、効率よく有機太陽電池１００の特性改善を行うことができる。
【００４７】
また、逆バイアス電圧と順バイアス電圧を交互に印加してもよい。すなわち、陽極電極１０２に負極性、陰極電極１０５に正極性の電圧を印加した後、陽極電極１０２に正極性、陰極電極１０５に負極性の電圧を印加する。つまり、陰極電極１０５の電位が陽極電極１０２の電位より高い条件で発光層に通電した後、陰極電極１０５の電位が陽極電極１０２の電位より低い条件で発光層に通電する。これにより、逆バイアス電圧を有機光電変換層１１０に印加し続けることによる電荷の蓄積に伴って生じる光電変換特性の低下を抑制することができる。
【００４８】
また、順バイアス電圧の絶対値もまた、５０Ｖ以下であることが好ましい。上述したように、５０Ｖ以上の電圧を有機光電変換層１１０に印加すると、破壊してしまうおそれがあるためである。また、逆バイアス電圧の絶対値は、１０Ｖより大きいことが好ましく、特に１５Ｖ以上であることが好ましい。これにより、効率よく有機太陽電池１００の特性改善を行うことができる。
【００４９】
順バイアス電圧と逆バイアス電圧を交互に繰り返す駆動の周波数は、１〜１０００ＫＨｚであることが好ましい。また、順バイアス電圧のデューティ比は１／５〜１／２０であることが好ましい。すなわち、順バイアス電圧を印加する時間と逆バイアス電圧を印加する時間の比が１：５〜１：２０である。また、エージング処理時間は、１分間〜５時間とする。このように、有機太陽電池１００を形成した後に、高温環境下で有機光電変換層１１０に交流電圧を印加するエージング処理を行うことによって、有機光電変換層１１０の劣化が抑制されるとともに、ｐ型有機半導体層１０３と陽極電極１０２、ｎ型有機半導体層１０４と陰極電極１０５との界面の状態を安定化させることができる。これにより、光電変換効率の高い有機太陽電池１００を製造することができる。
【００５０】
実施例１．
以下、本発明の実施例について説明する。発明者は、実際に本発明に係る製造方法にて有機薄膜太陽電池デバイスを製造し、飽和電流密度、開放光電圧、フィルファクタなどの有機太陽電池１００の特性について試験を行った。まず、ガラス基板上に、陽極電極１０２としてＩＴＯ電極を真空蒸着した。そして、その上に、ｐ型有機半導体層１０３としてＣｕＰｃ、ｎ型有機半導体層１０４としてフラーレンを順次積層形成した。
【００５１】
ｐ型有機半導体層１０３及びｎ型有機半導体層１０４の蒸着は、基板温度２５℃、６．６７×１０−４Ｐａの環境下で、蒸着基板から１０ｃｍ離した昇華金属ボードから蒸着速度０．５ｎｍ／ｓで形成した。ＣｕＰｃの膜厚は１５ｎｍ、フラーレンの膜厚は３５ｎｍとした。そして、フラーレンの上に、膜厚０．５ｎｍのＬｉＦを形成し、陰極電極１０５として膜厚８０ｎｍのＡｌ電極を形成した。
【００５２】
有機太陽電池素子１１１の形成後、素子基板１０１上の有機太陽電池素子１１１を囲むように、封止基板１０６を接着するためのシール材を２ｍｍ幅で塗布し、封止基板１０６を押し付けてシール材を硬化させ、封止基板１０６と素子基板１０１とを接着することにより、有機太陽電池１００を作製した。
【００５３】
その後、有機光電変換層１１０に１５０℃にて、−１５／５Ｖの交流電圧を、１００ＫＨｚ、デューティ比１／１０で２時間印加し、エージング処理を行った。比較例として、エージング処理を行わずに、上記と同様な方法で有機太陽電池を作製した。
【００５４】
そして、１００ｍＷ／ｃｍ２の擬似太陽光ＡＭ１．５を素子基板１０１側から照射して特性を測定した。このときの、飽和電流密度、開放光電圧、フィルファクタ、エネルギー変換効率について評価を行った結果を以下の表に示す。
【表１】
2007324259.tif 000073
このように、本発明によれば、有機太陽電池１００の特性が向上することが確認できた。
【００５５】
また、上記のようなにエージング処理を行った有機太陽電池１００とエージング処理を行わないものをそれぞれ５０個ずつ作製し、１００時間連続駆動した。エージング処理を行わなかった５０個の有機太陽電池１００のうち、８個の特性が極端に劣化し、１５個が陽極電極１０２と陰極電極１０５との短絡により駆動できなくなった。しかしながら、エージング処理を行った５０個の有機太陽電池では、５０個全てが初期の特性を維持することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る有機薄膜太陽電池デバイスの構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る有機薄膜太陽電池デバイスの製造方法の工程を示すフロー図である。
【００５７】
１００  有機薄膜太陽電池デバイス
１０１  素子基板
１０２  陽極電極
１０３  ｐ型有機半導体層
１０４  ｎ型有機半導体層
１０５  陰極電極
１０６  封止基板
１０７  捕水材
１０８  陽極補助配線
１０９  陰極補助配線
１１０  有機光電変換層
１１１  有機太陽電池素子
【図１】
2007324259.tif 000074
【図２】
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